La prima pianta

Interessante articolo di Science, che racconta l’analisi fatta da un gruppo di botanici e biologi molecolari di varia provenienza nel tentativo di rispondere a questa domanda: quanti protisti sono stati colonizzati dal cianobatterio che ha dato origine ai cloroplasti?Passo indietro: si sa da qualche tempo che i vari pezzi di una cellula (animale o vegetale) sono originati da un’invasione da


Interessante articolo di Science, che racconta l’analisi fatta da un gruppo di botanici e biologi molecolari di varia provenienza nel tentativo di rispondere a questa domanda: quanti protisti sono stati colonizzati dal cianobatterio che ha dato origine ai cloroplasti?

Passo indietro: si sa da qualche tempo che i vari pezzi di una cellula (animale o vegetale) sono originati da un’invasione da parte di cellule altre in un qualche tipo di “ameba” primitiva e molto semplice; una specie di creazione a mosaico. Una teoria definita simbiogenesi, e portata avanti, anche se non proposta per la prima volta, da Lynn Margulis, scienziata eterodossa se ce n’è stata una (qui una recensione da Pikaia del suo libro Acquiring genomes). Molti degli organelli che compongono la nostra cellula sono così parti estranee che nel tempo si sono integrate e hanno scambiato materiale genetico col nucleo vero e proprio, tanti che nei mitocondri – uno degli organelli di origine esterna – ci sono ancora alcuni geni. 

Per le piante, oltre che i soliti mitocondri e forse altri organelli, ci sono anche i cloroplasti, che contengono fra le altre cose la clorofilla. Ma questi cloroplasti, da dove derivano? Sono talmente simili ad alcuni cianobatteri che non è stato difficile pensare che siano stati alcuni di questi organismi a invadere una cellula più semplice e iniziare a fare la fotosintesi al suo interno,  diventando poi parte integrante della cellula stessa e contribuendo al suo successo evolutivo. La teoria delle Plantae dice che la prima endosimbiosi avvenne nell’antenato comune di piante verdi, alghe rosse e glaucofite, un piccolo gruppo di alghe microscopiche d’acqua dolce. 

Il problema che gli autori hanno cercato di risolvere è che altri dati – provenienti da proteine del nucleo, non dai plastidi – dimostrano invece che il gruppo Plantae non è monofiletico, non ha cioè un solo antenato comune. Tra le altre cose, le glaucofite hanno caratteristiche non presenti nelle piante. Che fare allora? Analizzare tutti i geni possibili di Cyanophora paradoxa (che vedete nell’immagine sopra), una glaucofita, e metterli a confronto con quelli posseduti da alghe e piante verdi di cui si conosce il genoma. E cercare di capire quanti e forse quali geni siano derivati dal cianobatterio originale, in modo da supportare l’ipotesi della monofilia, oppure se nelle varie linee di piante si trovano geni diversi provenienti da antenati differenti: e che quindi l’ipotesi Plantae è sbagliata. 

L’analisi è stata lunga e complessa, ma la conclusione è che ci sono sì differenze di struttura dei geni, e alcuni sono presenti in certi gruppi ma non in altri, ma che i taxa che formano il gruppo Plantae hanno tutti un’origine comune, da un cianobatterio che ha invaso altre cellule una sola volta e ha dato origine alla gran parte delle specie che fotosintetizzano sulla Terra. Come fosse fatto l’antenato comune, lo potete vedere qui

La cosa interessante però, oltre alla conferma dell’ipotesi, e che la stessa C. paradoxa non è un semplice contenitore di geni primitivi, come farebbe pensare il fatto che è più semplice delle altre specie e all’interno di un gruppo piuttosto povero di forme. Come previsto anche dalla teoria dell’evoluzione, poiché questa alga è viva e vivente ai nostri giorni è andata incontro a cambiamenti come tutte le altre specie. E’ quindi sbagliato dire che poiché C. paradoxa è semplice, allora è l’antenato di tutte le piante verdi e delle alghe rosse. Da questo punto di vista l’antenato non esiste. O meglio, esiste, ma non siamo certo in grado di identificarlo in base alle specie esistenti. E quindi, le glaucofite non sono fossili viventi, perché se è vero che sono semplici, ciò non significa che non si siano evolute. E in effetti contengono, proprio come alghe verdi, piante e alghe rosse, caratteri derivati, cioè evoluti dopo la loro origine e dopo che si sono staccate dalla linea che avrebbe portato alle altre specie. 

Anche per gli animali accade ovviamente la stessa cosa: la linea che porta a una specie qualsiasi è un susseguirsi di cugini, nipoti e zii, non di nonni, bisnonni e figli. Per questo assumere che ci sia una linea diretta dagli antenati ai giorni nostri è un grave errore. Di pensiero, prima di tutto, ma anche di comunicazione e di divulgazione. Anche perché poi porta al pensiero che in fondo a un segmento ci sia un punto unico. Cioè un’unica specie che spesso (sempre) corrisponde alla nostra.

Da Leucophaea, il blog di Marco Ferrari


Riferimenti:

Price, D., Chan, C., Yoon, H., Yang, E., Qiu, H., Weber, A., Schwacke, R., Gross, J., Blouin, N., Lane, C., Reyes-Prieto, A., Durnford, D., Neilson, J., Lang, B., Burger, G., Steiner, J., Loffelhardt, W., Meuser, J., Posewitz, M., Ball, S., Arias, M., Henrissat, B., Coutinho, P., Rensing, S., Symeonidi, A., Doddapaneni, H., Green, B., Rajah, V., Boore, J., & Bhattacharya, D. (2012). Cyanophora paradoxa Genome Elucidates Origin of Photosynthesis in Algae and Plants Science, 335 (6070), 843-847 DOI: 10.1126/science.1213561

Spiegel, F. (2012). Contemplating the First Plantae Science, 335 (6070), 809-810 DOI: 10.1126/science.1218515


Immagine di Susanne Ruemmele. © Science/AAAS